Qual è la relazione tra fisica delle particelle e cosmologia?
Esiste una relazione intima tra i campi della fisica e della cosmologia delle particelle, che è stata esemplificata da una lunga serie di fisici che lavorano contemporaneamente: Albert Einstein, Stephen Hawking, Kip Thorne e molti altri. La cosmologia è lo studio dell'universo e della sua struttura, mentre la fisica delle particelle è lo studio di particelle fondamentali come quark e fotoni, gli oggetti più piccoli noti. Sebbene all'inizio possano sembrare non collegati come qualsiasi cosa possa essere, la fisica della cosmologia e delle particelle è in realtà strettamente legata.
A differenza dei complessi sistemi sulla Terra, che devono essere descritti molto usando spiegazioni di livello superiore piuttosto che proprietà emergenti dai livelli più bassi, fenomena intergalattica e cosmologica sono relativamente semplici. Ad esempio, nelle vaste distanze dello spazio, solo una delle quattro forze della natura ha una vera influenza: la gravità. Sebbene le stelle e le galassie siano molto lontane e molte volte più grandi di noi stessi, abbiamo una P straordinariamente accurataIcTure di come funzionano, derivati da leggi fisiche fondamentali che dirigono le loro particelle costituenti.
Il dominio della cosmologia più strettamente connessa alla fisica delle particelle è lo studio del Big Bang, la gigantesca esplosione che ha creato tutta la questione nell'universo e lo spaziotempo di cui è composto l'universo stesso. Il Big Bang iniziò come un punto di densità quasi infinita e volume zero: una singolarità. Quindi, si è rapidamente espanso alle dimensioni di un nucleo atomico, che è dove entra in gioco la fisica delle particelle. Per capire come i primi momenti del Big Bang hanno influenzato l'universo come è oggi, dobbiamo usare ciò che sappiamo sulla fisica delle particelle per creare modelli cosmologici plausibili.
Una delle motivazioni per la creazione di acceleratori di particelle sempre più potenti è condurre esperimenti che simulano le circostanze fisiche il più presto possibile nell'istoRy of the Universe, quando tutto era molto compatto e caldo. I cosmologi devono essere esperti nella fisica delle particelle al fine di dare un contributo significativo al campo.
Un'altra chiave per comprendere la relazione tra fisica delle particelle e cosmologia è guardare allo studio dei buchi neri. Le proprietà fisiche dei buchi neri sono rilevanti per il futuro a lungo termine del cosmo. I buchi neri sono stelle collassate con tale gravità immensa che nemmeno la luce può sfuggire alla loro presa. Per un po ', si pensava che i buchi neri non emettessero radiazioni e sarebbero stati eterni, un paradosso per i fisici. Ma Stephen Hawking teorizzato, basato su intuizioni della fisica delle particelle, che i buchi neri emettono effettivamente le radiazioni, che successivamente fu soprannominata radiazione da falco.
La fisica delle particelle è anche molto rilevante nelle indagini della materia oscura, invisibile materia la cui esistenza è nota per la sua influenza gravitazionale sulla materia visibile e sull'energia oscura, un misterioso perCE che pervade l'universo e fa accelerare la sua espansione. Queste sono domande centrali nella cosmologia moderna.